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酸・アルカリと中和H⁺とOH⁻・塩・価数の基本

水に溶けて水素イオン H⁺を出す物質を酸(さん)、水に溶けて水酸化物イオン OH⁻を出す物質をアルカリ(塩基)っていうんだよ。酸とアルカリを混ぜると、たがいの性質を打ち消し合うんだ。この反応を中和(ちゅうわ)っていうよ。

中和の仕組み H⁺ H⁺ H⁺ を出す アルカリ OH⁻ OH⁻ OH⁻ を出す 中和 H₂O + 塩(えん)
酸の H⁺ とアルカリの OH⁻ が結びつくと、水と塩(えん)ができるよ。

① 酸とアルカリの性質

酸性・中性・アルカリ性の見分け方
性質BTB溶液リトマス紙フェノールフタレイン液
酸性黄色青→赤変化なし(無色)塩酸 HCl、硫酸 H₂SO₄、硝酸 HNO₃
中性緑色変化なし変化なし(無色)食塩水、純水
アルカリ性青色赤→青赤色水酸化ナトリウム NaOH、水酸化カルシウム Ca(OH)₂

② 中和とは

酸の H⁺ と アルカリの OH⁻ が結びついて、水(H₂O)ができる反応が中和なんだ。

H⁺ + OH⁻ → H₂O

H⁺ と OH⁻ がちょうど同じ数になったとき、たがいの性質が完全に打ち消されて、液は中性になるよ。

③ 塩(えん)ができる

中和では、水のほかに、酸の陰イオンとアルカリの陽イオンが結びついた塩(えん)もできるんだ。

塩酸 + 水酸化ナトリウム → 塩化ナトリウム + 水
HCl + NaOH → NaCl + H₂O

このとき NaCl(食塩)が塩だよ。塩には、水に溶けるもの(NaCl など)と、溶けずに沈むもの(硫酸バリウム BaSO₄ など)があるんだ。

④ 価数(やりとりする H⁺・OH⁻ の数)

酸やアルカリには、1分子から出る H⁺・OH⁻ の数(価数)が違うものがあるんだ。中和では、この数をそろえる必要があるよ。

硫酸 H₂SO₄ … 1分子で H⁺ を2個出す(2価の酸)
水酸化カルシウム Ca(OH)₂ … 1分子で OH⁻ を2個出す(2価のアルカリ)
例:H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O

⑤ pH(ピーエイチ)で酸性・アルカリ性を表す

酸性かアルカリ性かのつよさは、pHという数字で表せるよ。0に近いほど酸性がつよくて、14に近いほどアルカリ性が強いんだ。ちょうど7が中性だよ。

pH スケール 0 7 14 酸性 中性 アルカリ性 レモン 石けん水
pHの帯。左の赤いほうが酸性(レモンなど)、まん中の緑が中性(水)、右の青いほうがアルカリ性(石けん水など)だよ。

中和して中性になると、pHはちょうど7に近づくよ。pHを調べると、今の液が酸性かアルカリ性か、ひとめで分かるんだ。

⑥ 中和と発熱

中和が起こると熱が発生するよ(発熱反応)。酸とアルカリを混ぜると液の温度が上がるのは、このためなんだ。